Η τελευταία έρευνα του Ινστιτούτου Materia Medica της Σαγκάης, της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, έχει ξεπεράσει το πολύπλοκο πρόβλημα της σύνθεσης σφιγγολιπιδίων, στο οποίο η μεθυλ - -κυκλοδεξτρίνη (M CD) παίζει βασικό ρόλο.
Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Li Tiehai από το Shanghai Institute of Materia Medica, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, ανέπτυξε μια βιομιμητική στρατηγική χημικής ενζυματικής σύνθεσης με τη μεσολάβηση της "χημείας του ξενιστή-επισκέπτη", επιτυγχάνοντας με επιτυχία την αποτελεσματική προετοιμασία δομικά διαφορετικών και πολύπλοκων σφιγγολιπιδίων.
Αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε την αυτο-συναρμολόγηση μεθυλ - -κυκλοδεξτρίνης με αμφίφιλη γλυκοσφιγγοσίνη, ενσωματώνοντας τη λιπαρή αλυσίδα στην υδρόφοβη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης ενώ εκτίθεται η αλυσίδα σακχάρου στην υδρόφιλη επιφάνεια, διευκολύνοντας έτσι την ομαλή εξέλιξη των ενζυμικών καταλυτικών αντιδράσεων.
1. Λύστε το πρόβλημα σύνθεσης
Τα σφιγγολιπίδια είναι πολύπλοκα βιοφιλικά βιομόρια ευρέως κατανεμημένα σε κύτταρα και ιστούς, που συμμετέχουν σε μια ποικιλία σημαντικών φυσιολογικών και παθολογικών διεργασιών όπως η αναγνώριση κυττάρων, η ανοσολογική διαφυγή, η μόλυνση από παθογόνο και η μετάσταση όγκου.
Λόγω της εγγενούς ετερογένειας και της δομικής τους πολυπλοκότητας, είναι πολύ δύσκολο να απομονωθούν άμεσα και να ληφθούν καλά-καθορισμένα και επαρκή γλυκολιπίδια από φυσικά δείγματα. Ωστόσο, ο κανόνας της χημικής σύνθεσης περιορίζεται από τη χαμηλή απόδοση σύζευξης των αλυσίδων ζάχαρης και των λιπιδίων.
Η χαμηλή υδατοδιαλυτότητα των γλυκολιπιδικών υποστρωμάτων εμποδίζει επίσης σε μεγάλο βαθμό την αποτελεσματική πρόοδο των ενζυματικών αντιδράσεων. Αυτοί οι παράγοντες οδηγούν από κοινού σε τεράστιες προκλήσεις στη σύνθεση πολύπλοκων σφιγγολιπιδίων με ποικίλες δομές.
2. Πυρήνας στρατηγικής καινοτομίας
Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Li Tiehai, που δημοσιεύτηκε στο Journal of the American Chemical Society (JACS), χρησιμοποίησε τη μοναδική μοριακή δομή της μεθυλ - -κυκλοδεξτρίνης.
Η μεθυλ - -κυκλοδεξτρίνη αυτο-συναρμολογείται με αμφίφιλη γλυκοσυλσφιγγοσίνη για να σχηματίσει ένα σύμπλεγμα φιλοξενουμένων{{2}, επιτρέποντας στο τμήμα της λιπώδους αλυσίδας να ενσωματωθεί στην υδρόφοβη κοιλότητά του ενώ εκτίθεται το τμήμα της αλυσίδας σακχάρου στην υδρόφιλη επιφάνεια.
Αυτή η μέθοδος συναρμολόγησης παρέχει μια ιδανική διεπαφή για αντιδράσεις που καταλύονται από ένζυμα- και τα σχηματισμένα γλυκολιπιδικά προϊόντα μπορούν να καθαριστούν γρήγορα μέσω εκχύλισης στερεάς- φάσης C18.
3. Δημιουργήστε μια διαφοροποιημένη τράπεζα ζάχαρης και λιπιδίων
Με την αποτελεσματική εισαγωγή μιας δεύτερης λιπαρής αλυσίδας μέσω αντιδράσεων επιλεκτικής ακυλίωσης, η ερευνητική ομάδα κατασκεύασε με επιτυχία μια βιβλιοθήκη 20 ουδέτερων και όξινων σφιγγολιπιδίων με διαφορετικές τροποποιήσεις φουκοζυλίωσης και σιαλοξίνισης.
Αυτή η βιβλιοθήκη γλυκολιπιδίων περιλαμβάνει τη σειρά γλυκολιπιδίων globo-, ganglio-, neolacto- και lacto- σημαντικής βιολογικής σημασίας, παρέχοντας μια υλική βάση για την έρευνα αντιδραστηρίων ανοσοθεραπείας και εμβολίων με βάση τα γλυκολιπίδια.
4. Έχει ευρείες προοπτικές εφαρμογής
Εκτός από την εφαρμογή της στη σύνθεση γλυκολιπιδίων, η ίδια η μεθυλβήτα-κυκλοδεξτρίνη έχει επίσης επιδείξει εκτεταμένη αξία στον ιατρικό τομέα. Μπορεί να ενισχύσει τη διαλυτότητα και τη βιοδιαθεσιμότητα των φαρμάκων, να αυξήσει την αποτελεσματικότητα των φαρμάκων ή να μειώσει τη δόση, να προσαρμόσει ή να ελέγξει τον ρυθμό απελευθέρωσης των φαρμάκων, να μειώσει τις τοξικές και παρενέργειες των φαρμάκων και να αυξήσει τη σταθερότητα των φαρμάκων.
Πρόσφατες πατέντες δείχνουν ότι το M CD και τα παρασκευάσματά του μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή οστεογονικών ανασταλτικών φαρμάκων, παρέχοντας νέες θεραπευτικές στρατηγικές για ασθένειες υπερπλασίας οστών και ρύθμιση επούλωσης καταγμάτων.
Η στρατηγική βιομιμητικής σύνθεσης που βασίζεται στη μεθυλ - -κυκλοδεξτρίνη όχι μόνο καλύπτει την ανεπάρκεια της τεχνολογίας κατασκευής βιβλιοθήκης γλυκολιπιδίων στην έρευνα της επιστήμης της ζάχαρης, αλλά παρέχει επίσης μια νέα μέθοδο για την αποτελεσματική σύνθεση πολύπλοκων γλυκολιπιδίων.
